煤礦鏟板式支架搬運車超載使用的危害及對策

姚志功

(中國煤炭科工集團太原研究院有限公司,山西省太原市,030006)

煤礦鏟板式支架搬運車超載使用的危害及對策

姚志功

(中國煤炭科工集團太原研究院有限公司,山西省太原市,030006)

隨著煤礦井下鏟板式支架搬運車超載使用現象越來越普遍,嚴重影響了煤礦安全生產。本文推導了鏟板式支架搬運車穩定行駛條件,定義了鏟板式支架搬運車超載狀態,從車輛整車性能、壽命及外界環境出發,詳細說明了鏟板式支架搬運車超載使用的危害,并從主觀和客觀兩方面分析了車輛超載使用的原因,提出了避免車輛超載使用的措施及建議。

煤礦安全 鏟板式支架搬運車 輔助運輸 超載

煤礦大采高工作面的不斷涌現,使得液壓支架和采煤機等綜采設備的重量不斷加大,設備搬運任務的緊張使得鏟板式支架搬運車往往會被超載使用,這種不恰當的使用方法最終將導致一系列的危害,嚴重影響煤礦安全生產。為了避免超載使用鏟板式支架搬運車帶來的安全隱患,有必要對鏟板式支架搬運車超載使用的危害進行分析總結,并提出有效的對策。

1 鏟板式支架搬運車穩定行駛條件

鏟板式支架搬運車主要用來完成支架的鏟裝、溜槽的運輸以及煤機的抬運等作業。鏟板式支架搬運車屬于中央鉸接式車輛,防爆柴油機動力經變矩器變速箱后分配給前橋和后橋,最后傳遞至輪邊。鏟板式支架搬運車一般為4輪驅動和4輪制動式車輛,鏟板平臺是支架搬運車實現設備鏟裝與運輸的機構。鏟板式支架搬運車示意圖如圖1所示。

圖1 鏟板式支架搬運車示意圖

鏟板式支架搬運車的主要技術參數是整車性能的標志,對整車的作業生產率、通過性、穩定性、機動性、安全性、可靠性和先進性有很大影響。額定載重量Q是支架搬運車最重要的技術參數,它是在設計時根據車輛穩定行駛條件確定的參數。鏟板式支架搬運車的額定載重量Q的標定方法為:Q＠X,即距離支架搬運車鏟板根部X處的承載載荷為Q。鏟板式支架搬運車呈直線運輸狀態時,其穩定、安全和可靠作業必須滿足的條件見式(1):

式中:Q——額定載重量,kg;

R——后橋載荷(設計值),kg;

B——軸距,mm;

A——載荷重心至前橋距離,mm。

2 鏟板式支架搬運車超載使用危害分析

鏟板式支架搬運車超載使用后整車重心前移,車輛前后橋載荷失去理論平衡,其前橋載荷增大,后橋載荷減小。超載嚴重時,鏟板式支架搬運車后輪將與地面“虛接觸”,甚至脫離地面。這時支架搬運車的動力性、穩定性、制動性及通過性等整車性能均會出現許多問題,其壽命也將受到嚴重影響。此外,車輛超載后,其危險隱患增加,對外界作業環境也將產生影響。鏟板式支架搬運車嚴重超載狀態示意圖如圖2所示。

圖2 鏟板式支架搬運車嚴重超載狀態示意圖

2.1 車輛自身危害

2.1.1 對整車性能的影響

超載時,鏟板式支架搬運車后輪處附著力減小,車輛驅動力得不到充分發揮,整車的動力性受到影響,車輛的起步和爬坡都將遇到困難。鏟板式支架搬運車為中央鉸接式車輛,通過鉸接處油缸實現轉向,車輛后輪處附著力減小時,不能提供足夠的轉向作用力,導致車輛轉向困難;另外,超載后車輛轉彎時的離心力增加,往往出現“打飄”現象,甚至導致車輛發生翻車事故,削弱了車輛行駛的穩定性。

鏟板式支架搬運車的制動性是影響車輛井下行駛安全的最重要因素,車輛超載時后輪處附著力不足,使得車輛后輪處不能產生足夠的地面制動力,延長了車輛的安全制動距離,嚴重影響了車輛的制動性。這樣,整車的制動減速度不足以使車輛在安全距離內停車,給煤礦井下交通帶來安全隱患。此外,鏟板式支架搬運車在超載嚴重時,車輛后輪脫離地面,車輛鏟板端部幾乎與地面相接觸,車輛的離地間隙急劇減小,使得車輛在越障和變坡時不具備很好的通過性。

2.1.2 對車輛壽命的影響

超載時,鏟板式支架搬運車后輪處附著力不足,后橋輪胎往往會發生滑轉現象,輪胎過度運動使胎面產生劇烈磨損;同時車輛前橋載荷增加,前橋輪胎變形加大,加之摩擦劇烈和過度發熱很容易使輪胎產生割裂現象,進而擠壓破裂,導致輪胎壽命縮短。根據地面重型車輛測定數據,超載20%時,輪胎壽命縮短30%;超載40%時,輪胎壽命縮短50%。鏟板式支架搬運車在顛簸不平的井下路面上行駛時,其輪胎的損壞程度將更加嚴重。

超載嚴重時,鏟板式支架搬運車后輪與地面“虛接觸”,在煤礦井下極其惡劣的路面條件下,車輛機身會以前橋輪胎與地面接觸處為支點,出現頻繁的“翹板”式的前后振蕩,這樣,車輛機架受到規律性的動態沖擊,進而出現機架變形、脫焊和斷裂等現象,影響車輛機架的耐久性;同時,超載嚴重時,車輛前橋載荷將超過其極限承載要求,影響其正常使用。另外,車輛發動機、變速箱及液壓泵等部件均會受到不同程度的動態沖擊,老化程度加快,這些因素均縮短了車輛的壽命。

2.1.3 其它影響

鏟板式支架搬運車正常使用時,其使用年限在5～8 a左右,如果支架搬運車長時間超負荷運轉,其實際使用年限則會降為3～5 a,直接增加了煤礦的設備采購與維修費用。

2.2 外界危害

2.2.1 對作業環境的影響

由于煤礦井下空間狹窄且封閉,為了保證井下工作人員的作業環境,井下車輛必須使用低污染低排放型發動機,另需配備尾氣凈化裝置,盡可能地降低車輛尾氣排放對外界環境的影響。在鏟板式支架搬運車超載使用時,由于車輛動力欠佳,駕駛員操作車輛時會增加油門踏板力度,這樣可燃性氣體混合不均勻,燃油燃燒不充分必然出現大冒黑煙現象,嚴重污染了煤礦井下作業環境,影響了井下工作人員的身心健康。

2.2.2 對井下路面的破壞

目前,煤礦井下路面大都鋪設水泥路面,有些礦井鋪設瀝青路面,這些硬化路面距離長、厚度大、成本高,并且這些路面均有最大承載極限,一旦超過了其承載極限,就會發生大面積的路面損壞現象,直接增加路面維護費用。鏟板式支架搬運車超載使用時,前橋載荷加大,車輛前輪對路面比壓成倍增加,必然會超過井下硬化路面允許的最大承載極限,造成路面破壞。

3 車輛超載使用原因及對策

3.1 超載使用原因

(1)技術落后。目前,煤礦重型和超重型大采高設備不斷出現,煤機市場上現有的鏟板式支架搬運車發展相對滯后,跟不上綜采設備更新的步伐,不能滿足這些設備的搬運需求。

(2)盲目追求經濟利益。一些煤礦支架搬運車等輔助運輸設備采購不齊,井下工作面設備搬家倒面時,設備搬遷任務量較大,為了提高設備搬運效率,鏟板式支架搬運車往往被“小馬拉大車”式超載超負荷使用,使眼前經濟利益最大化。

(3)使用方法不當。井下工人在使用鏟板式支架搬運車時,不按車輛操作規程實施作業,鏟板平臺上設備擺放不規整且捆綁不牢靠,車輛在行駛、轉彎以及制動過程中,設備重心有時會偏離鏟板根部,導致車輛超載運行。

(4)工作人員安全意識較弱。操作人員對于鏟板式支架搬運車超載使用后的安全隱患意識淡薄,促使井下車輛被頻繁超載使用。

3.2 超載使用對策

(1)推進大噸位型鏟板式支架搬運車的發展。大型綜采工作面的推廣應用帶動了綜采設備的發展,采煤機和液壓支架等綜采設備的大型化、重型化帶動了煤礦井下輔助運輸設備的發展。為了適應井下大型綜采設備的搬運需求,鏟板式支架搬運車近年來也逐漸從小噸位車型向大噸位車型發展。目前,大噸位型鏟板式支架搬運車發展較慢,一方面車輛防爆柴油機系統以及傳動系統等元部件的技術落后制約了整車的進步,另一方面大噸位型鏟板式支架搬運車前端承載鉸接式車輛的動態受力更加惡劣和復雜,車輛機架承載結構必須具備更高的可靠性。另外,大噸位型鏟板式支架搬運車對煤礦輔助運輸礦井條件提出了更高的要求。目前,一些廠家正加大大噸位型鏟板式支架搬運車的開發力度,以滿足市場需求。

(2)改進現有鏟板式支架搬運車控制系統。鏟板式支架搬運車處于超載臨界狀態時,操作員無法主觀識別,從而導致車輛被超載使用。通過增加力學傳感元件對車輛驅動橋承載加以控制,同時建立一套車輛過載保護系統避免鏟板式支架搬運車超負荷運轉,是解決支架搬運車超載使用的有效途徑之一。

(3)完善鏟板式支架搬運車安全使用相關制度。在經濟利益的刺激下,人為因素是多數鏟板式支架搬運車超載使用的根本原因,因此,完善和健全車輛使用規范及獎懲制度體系并嚴格執行,從而杜絕車輛超載使用。

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[5] 賈淑麗,曹俊嶺.淺析超載車輛對公路的破壞[J].科技信息,2010(7)

(責任編輯 路 強)

干旱地區煤化工廢水處理技術項目啟動

日前,由新疆環境工程技術有限責任公司牽頭承擔的國家科技支撐計劃“干旱地區煤化工廢水處理與資源化技術及示范”項目啟動儀式在新疆大學舉行。

“干旱地區煤化工廢水處理與資源化技術及示范”項目于2014年8月份經科技部批復立項,計劃總投資3779萬元,其中國家撥經費1479萬元,自籌資金2300萬元。該項目主要針對煤化工廢水量大,污染嚴重,酚氨處理能耗高、難度大,處理成本高,廢水難以達標排放和回用等問題,開展廢水資源化及循環利用技術的系統研究。該項目實施后,將對干旱地區的煤化工發展及資源開發利用起到積極的促進作用。

Hazards and measures on overloaded shovel chock vehicle in coal mine

Yao Zhigong
(Taiyuan Institute Co.,Ltd.of China Coal Technology&Engineering Group,Taiyuan,Shanxi 030006,China)

The shovel chock vehicle overloading becomes increasingly common in the coal mine,which has a serious impact on coal mine safety production.In this paper,the steadily driving condition of the shovel chock vehicle is derived,and the overloading state of the chock vehicle is defined.The hazards on the chock vehicle overloading are specified from the performance and life of the chock vehicle and the external surroundings,finally,the subjective and objective reasons of overloading are analyzed,and the measures and suggestions on avoiding the overload are proposed.

coal mine safety,shovel chock vehicle,auxiliary transportation,overload

TD－52

A

姚志功(1981－),男,山西五臺人,研究生,2008年畢業于中國地質大學(武漢)機械工程專業,現任職于中國煤炭科工集團太原研究院有限公司,主要從事特種車輛研發工作。